PP 齐鲁石化聚丙烯PPB-M1547
所述改性树脂为乙烯辛烯共聚物、超低密度聚乙烯和由pp、pe、epdm三元共聚成的聚烯烃热塑性弹性体中的一种或几种混合。改性树脂可以改善聚丙烯材料本身的低温性能，将材料的低温脆化温度提至-60℃。
聚丙烯树脂具有良好的物性及成型性，其还具有耐化学腐蚀性好、无异味、无毒等优点，作为一种环境友好型的材料，其使用范围正在迅速扩大，涉及汽车、工具、食品、医疗等各个领域。
由于pvc自身特性，其在耐热老化、耐高温等方面性能较差，与水接触角大于95°；作为冷却塔填料材料时，可降温散热的高水温不易超过65℃，这严重限制了pvc基冷却塔填料的应用环境。聚丙烯作为仅次于聚乙烯的第二大树脂，其力学性能优良、耐热性能良好、绝缘性能优良、成本低廉，是冷却塔填料原料的有力竞争者。但是，聚丙烯分子链中不存在极性基团，亲水性较差，且纯聚丙烯的导热数(0.25)较低，因此在使用前必须对聚丙烯进行亲水和增强的相关改性，但是目前的改性聚丙烯填料，散热降温效率较差，尤其在较高的散热水温下散热效率低下，使用限制较大。技术实现要素：本发明提供一种降温散热效率高，耐高温性能好，水接触角低的聚丙烯基亲水冷却塔填料及其制备方法。解决的技术问题是：现有填料的耐高温性能较差，在较高的水温下散热效率较低，并且材料强度较差，使用寿命短。
聚丙烯混合物100份、乙烯丙烯共聚物10份、聚丙烯接枝马来酸酐10份、引发剂0.05-2份、亲水改性剂5-10份、抗氧剂0.1-2份、碳材料5-15份和填料10-30份。本发明聚丙烯基亲水冷却塔填料，进一步的，所述聚丙烯混合物为均聚聚丙烯与共聚聚丙烯混合物，两者的质量比例为1：1。本发明聚丙烯基亲水冷却塔填料，进一步的，所述引发剂为过氧化二异丙苯或过氧化二苯甲酰。本发明聚丙烯基亲水冷却塔填料，进一步的，所述亲水改性剂为甲基烯丙基聚氧乙烯醚或烯丙基聚氧乙烯醚。本发明聚丙烯基亲水冷却塔填料，进一步的，所述碳材料经过硅烷偶联剂进行表面处理，所述碳材料为碳纤维、多壁碳纳米管或单壁碳纳米管中的一种或几种。本发明聚丙烯基亲水冷却塔填料，进一步的，所述填料为聚丙烯基碳酸钙母料或聚丙烯基滑石粉母料。本发明聚丙烯基亲水冷却塔填料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、备料：按照下列重量份数进行备料：聚丙烯混合物100份、乙烯丙烯共聚物10份、聚丙烯接枝马来酸酐10份、引发剂0.05-2份、亲水改性剂5-10份、抗氧剂0.1-2份、碳材料5-15份和填料10-30份；步骤二、将亲水改性剂和引发剂加入无水乙醇中，配制浓度不小于0.1g/ml的溶液或浊液；步骤三、将聚丙烯混合物、乙烯丙烯共聚物、聚丙烯接枝马来酸酐、抗氧剂、碳材料和填料加入开放式炼胶机进行开炼；步骤四、待步骤三中的混合物料完全塑化后，将步骤二中配制好的溶液或浊液喷洒至塑化后的混合物料表面进行接枝反应，同时继续进行开炼，并打三角包，直至将溶液或浊液喷洒完全；步骤五、继续开炼至接枝反应完全，下料即得填料物料；步骤六、将步骤五中的填料物料挤塑成片，然后压塑成型，得到成品冷却塔填料。本发明聚丙烯基亲水冷却塔填料的制备方法，进一步的，步骤二中的溶液或浊液以5-10ml/min的速率喷洒，喷洒时间不超过10min。本发明聚丙烯基亲水冷却塔填料的制备方法，进一步的，步骤四中接枝反应的反应温度为175-210℃。本发明聚丙烯基亲水冷却塔填料的制备方法，进一步的，步骤三至步骤五的开炼时间累积为30-50min。本发明聚丙烯基亲水冷却塔填料及其制备方法与现有技术相比，具有如下有益效果：本发明采用开炼机进行熔融接枝聚合反应，操作简单，接枝反应条件要求低，将亲水剂接枝到pp分子链上，仅使用少许易挥发的乙醇，不使用其他大量化学溶剂合成，绿色环保，改性亲水剂与pp分子接枝后，不会发生迁移，可有效提高聚丙烯的亲水性，延长其亲水性的寿命和效果，使聚丙烯保持长期的亲水性。本发明制备方法开炼时，塑化后的物料在高温、高剪切及打“三角包”作用下，物料受热均匀，混合均匀；边开炼边喷洒亲水改性剂，使得亲水改性剂更好的与聚丙烯接触，混合更均匀，接枝反应更完全。本发明使用hpeg或hpeg作为亲水改性剂，亲水改性剂具有碳碳双键，容易引发自聚，使接枝链加长，增加亲水基团，提高聚丙烯的亲水性，提高冷却塔填料的散热效率。采用含有碳碳双键的hpeg或tpeg，在引发剂的作用下，双键打开使得hpeg或tpeg连接到聚丙烯大分子链上，从而实现聚丙烯的亲水改性。本发明碳材料的加入，一方面，利用其自身的刚性，与聚丙烯共混后，提升聚丙烯的刚性；另一方面，碳材料的导热系数较高，与聚丙烯共混后，当其含量达到一定值后，形成导热网络，可以大大提高聚丙烯的导热系数。因此，对聚丙烯亲水改性及碳材料的引入可以大大提高冷却塔填料的降温散热效率，同时提高高散热水温达85℃，大大扩展了其使用环境。具体实施方式本发明聚丙烯基亲水冷却塔填料，采用以下方法制备而成，具体包括以下步骤：步骤一、备料：按照表1所示重量份数进行备料：其中，优选的，聚丙烯(pp)混合物为均聚聚丙烯与共聚聚丙烯的混合物，两者的质量比例为1：1；本实施例中具体选择了t1701和z30s两种进行等比例混合；引发剂为过氧化二异丙苯(dcp)或过氧化二苯甲酰(bpo)；亲水改性剂为分子量在1500-2500之间的甲基烯丙基聚氧乙烯醚(tpeg)或烯丙基聚氧乙烯醚(hpeg)；抗氧剂为主抗氧剂1010与副抗氧剂168的混合物，两者的质量比例为3：1；碳材料经过硅烷偶联剂进行表面处理，碳材料为碳纤维、多壁碳纳米管或单壁碳纳米管中的一种或几种；填料为聚丙烯基碳酸钙母料或聚丙烯基滑石粉母料，其中碳酸钙或滑石粉的质量占比为50-60％；步骤二、将亲水改性剂和引发剂加入无水乙醇中，配制浓度不小于0.1g/ml的溶液，或过饱和的浊液，以不影响喷洒为主；步骤三、将聚丙烯混合物(pp)、乙烯丙烯共聚物(eaa)、聚丙烯接枝马来酸酐(pp-g-mah)、抗氧剂、碳材料和填料加入开放式炼胶机进行开炼；开炼机温度设置为180-200℃；步骤四、待步骤三中的混合物料完全塑化后，将步骤二中配制好的溶液或浊液通过喷壶或喷头以5-10ml/min的速率喷洒至塑化后的混合物料表面进行接枝反应，接枝反应的反应温度控制在175-210℃，同时继续进行开炼，并打三角包，直至将溶液或浊液喷洒完全，溶液或浊液喷洒完成的时间应控制在10min以内；其中，hpeg与聚丙烯发生接枝反应方程式如下：tpeg与聚丙烯发生接枝反应方程式如下：步骤五、继续开炼5-12min至接枝反应完全，下料即得填料物料；其中优选的，继续开炼的时间控制在10-12min，接枝反应完成度较高；从步骤四混合物料开始塑化至步骤五开炼完成的总时长控制在30-50min之间；步骤六、将步骤五中的填料物料挤塑成片，然后压塑成型，得到成品冷却塔填料。表1各制备实施例中各组分的重量份数将按照上述制备方法制得的填料放置在80℃、85％rh的环境下48h，按照gbt30693-2014中规定的方法测量其水接触角、导热率和拉伸强度等性能评价指标，具体的测试结果如表2所示。表2各制备实施例制得的产品的性能评价结果制备例1制备例2制备例3制备例4制备例5水接触角(°)6164615452导热率(w/(m·k)0.570.550.410.360.35拉伸强度(mpa)4748575238由表2可知，按照本发明记载的方法制得的填料，具有较低的水接触角，一般不超过60°，导热率可以达到0.35-0.57w/(m·k)，拉伸强度高达57mpa，不仅降温散热效率得到了大大提高，而且使用寿命得到了有效延长。对比实施例以制备实施例3为对照组，设置对照组1，除了改性亲水剂和碳材料的添加，其余组分的使用情况与制备实施例3完全相同，并采用相同的方法制备而成。对照组1制得的填料成品也按照上述的方法进行性能评价测试，测试结果如表3所示。同样以制备实施例3为对照组，设置对照组2，使用完全相同的原料组分和配比，对照组2的区别仅在于将改性亲水剂和引发剂与其余原材料直接共混开炼，对照组2制得的填料成品也按照上述的方法进行性能评价测试，测试结果如表3所示。表3对比实施例制得的产品的性能检测结果由表3可知，未添加改性亲水剂和碳材料的对照组1按照与制备例相同的方法制得的填料产品，水接触角远高于制备例制得的填料产品，导热率明显低于制备例；说明添加了改性亲水剂和碳材料的产品的亲水性得到了极大的改善；碳材料的加入，可以有效补充改性亲水剂的添加造成的产品力学性能的降低的情况，对产品的力学性能进行补强，使其达到与原聚丙烯材料相似的强度，同时可在一定程度上提高产品的导热性能。改性亲水剂和引发剂与其他原料共混的对照组2制得的填料产品，与制备例3相比，水接触角要高出24°，导热率和拉伸强度也都略低于制备例制得的填料产品，说明将改性亲水剂和引发剂喷洒至共混物料表面再进行接枝反应，反应率明显提高，直接反应在产品性能上为亲水性、导热率和材料强度都得到了提升。改性亲水剂选择了具有碳碳双键的hpeg或tpeg，这两种材料本身容易引发自聚，使接枝链加长，增加亲水基团，其在引发剂的作用下，双键打开，连接到聚丙烯大分子链上，从而实现聚丙烯的亲水改性，提高聚丙烯的亲水性，降低填料的水接触角，提高冷却塔填料的散热效率。然而过高的hpeg、tpeg含量并不能与pp分子链形成化学键，过多的hpeg、tpeg部分与pp间仅形成物理混合，长期水处理后，过多部分会脱离pp，水接触角会升高，填料的亲水性会收到直接的影响。但此时，填料总体的水接触角仍然会低于70°，出于相对较低的水平，仍然是高于一般的pp材料的水接触角。而改性亲水剂和引发剂的加入形式，不仅可以将改性亲水剂和引发剂提前混合均匀，而且将其均匀喷洒至塑化混合物料表面，可大幅提高亲水剂与聚丙烯混合的均匀度，可以更好的促进接枝反应的发生。本发明中加入了硅烷改性的碳材料，一方面利用碳材料自身的刚性，其与聚丙烯共混后，可以有效提高聚丙烯的刚性，而这个过程中，由于碳材料本身与聚丙烯的共混性差，分散性差，而将碳材料硅烷改性后，碳材料表面的羟基与硅烷偶联剂发生脱水缩合反应，使碳材料表面接枝偶联剂；同时因为偶联剂具有双亲结构，接枝到碳材料表面后，其分子链中亲油一端外露，与聚丙烯相容性较好，从而可有效提高碳材料与聚丙烯的相容性。碳材料具有极好的导电性，与聚丙烯共混时，当其含量达到逾渗值后，会在pp内形成逾渗网络，构成导电通路，提高聚丙烯的电导率。以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。当前第1页12
